表達式樹練習實踐：C# 五類運算符的表達式樹表達
- 2019 年 10 月 3 日
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表達式樹練習實踐：C# 運算符
在 C# 中，算術運算符，有以下類型
- 算術運算符
- 關係運算符
- 邏輯運算符
- 位運算符
- 賦值運算符
- 其他運算符
這些運算符根據參數的多少，可以分作一元運算符、二元運算符、三元運算符。本文將圍繞這些運算符，演示如何使用表達式樹進行操作。
對於一元運算符和二元運算符的 Expression 的子類型如下：
UnaryExpression; //一元運算表達式 BinaryExpression; //二元運算表達式一，算術運算符
| 運算符 | 描述 |
|---|---|
| + | 把兩個操作數相加 |
| – | 從第一個操作數中減去第二個操作數 |
| * | 把兩個操作數相乘 |
| / | 分子除以分母 |
| % | 取模運算符，整除後的餘數 |
| ++ | 自增運算符，整數值增加 1 |
| — | 自減運算符，整數值減少 1 |
+ 與 Add()
正常代碼
int a; int b; a = 100; b = 200; var ab = a + b; Console.WriteLine(ab);使用表達式樹構建
ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // ab = a + b BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b); // 打印 a + b 的值 MethodCallExpression method = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), ab); Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(method, a, b); lambda.Compile()(100, 200); Console.ReadKey();如果想複雜一些，使用 塊 來執行：
ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // 別忘記了賦值 BinaryExpression aa = Expression.Assign(a, Expression.Constant(100, typeof(int))); BinaryExpression bb = Expression.Assign(b, Expression.Constant(200, typeof(int))); // ab = a + b BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b); // 打印 a + b 的值 MethodCallExpression method = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), ab); // 以塊的形式執行代碼，相當於{ } // 不需要糾結這裡，後面會有詳細說明，重點是上面 var call = Expression.Block(new ParameterExpression[] { a, b }, aa, bb, method); Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(call); lambda.Compile()();上面兩個示例，是使用表達式樹計算結果，然後還是使用表達式樹打印結果。
前者依賴外界傳入參數值，賦予 a、b，後者則全部使用表達式樹賦值和運算。
那麼，如何通過表達式樹執行運算，獲取執行結果呢？
ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // ab = a + b BinaryExpression ab = Expression.Add(a, b); Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b); int result = lambda.Compile()(100, 200); Console.WriteLine(result); Console.ReadKey();這些區別在於如何編寫 Expression.Lambda()。
另外，使用 AddChecked() 可以檢查操作溢出。
– 與 Subtract()
與加法一致，此處不再贅述，SubtractChecked() 可以檢查溢出。
a - b ，結果是 100 。
ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // ab = a - b BinaryExpression ab = Expression.Subtract(a, b); Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b); int result = lambda.Compile()(200, 100); Console.WriteLine(result);乘除、取模
乘法
// ab = a * b BinaryExpression ab = Expression.Multiply(a, b); // ab = 20000除法
// ab = a / b BinaryExpression ab = Expression.Divide(a, b); // ab = 2取模(%)
ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // ab = a % b BinaryExpression ab = Expression.Modulo(a, b); Expression<Func<int, int, int>> lambda = Expression.Lambda<Func<int, int, int>>(ab, a, b); int result = lambda.Compile()(200, 150); // ab = 50 Console.WriteLine(result); Console.ReadKey();自增自減
自增自減有兩種模型，一種是 x++ 或 x--，另一種是 ++x 或 --x。
他們都是屬於 UnaryExpression 類型。
| 算術運算符 | 表達式樹 | 說明 |
|---|---|---|
| x++ | Expression.PostIncrementAssign() | 後置 |
| x– | Expression.PostDecrementAssign() | 後置 |
| ++x | Expression.PreIncrementAssign() | 前置 |
| –x | Expression.PreDecrementAssign() | 前置 |
巧記：Post 後置， Pre 前置；Increment 是加，Decrement是減；Assign與賦值有關(後面會說到)；
x++ 與 x-- 的使用
int a = 10; int b = 10; a++; b--; Console.WriteLine(a); Console.WriteLine(b); // int a,b; ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // a = 10,b = 10; BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(10)); BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(10)); // a++ UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a); // b-- UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b); //Console.WriteLine(a); //Console.WriteLine(b); MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a); MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b); BlockExpression block = Expression.Block( new ParameterExpression[] { a, b }, setA, setB, aa, bb, callA, callB ); Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block); lambda.Compile()(); Console.ReadKey();如果想把參數從外面傳入，設置 a，b
// int a,b; ParameterExpression a = Expression.Variable(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Variable(typeof(int), "b"); // a++ UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a); // b-- UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b); //Console.WriteLine(a); //Console.WriteLine(b); MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a); MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b); BlockExpression block = Expression.Block( aa, bb, callA, callB ); Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(block, a, b); lambda.Compile()(10, 10); Console.ReadKey();生成的表達式樹如下
.Lambda #Lambda1<System.Action`2[System.Int32,System.Int32]>( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { .Block() { $a++; $b--; .Call System.Console.WriteLine($a); .Call System.Console.WriteLine($b) } }為了理解一下 Expression.Block()，可以在這裡學習一下(後面會說到 Block())。
// int a,b; ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); ParameterExpression c = Expression.Variable(typeof(int), "c"); BinaryExpression SetA = Expression.Assign(a, c); BinaryExpression SetB = Expression.Assign(b, c); // a++ UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a); // b-- UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b); //Console.WriteLine(a); //Console.WriteLine(b); MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a); MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b); BlockExpression block = Expression.Block( new ParameterExpression[] { a, b }, SetA, SetB, aa, bb, callA, callB ); Expression<Action<int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int>>(block, c); lambda.Compile()(10); Console.ReadKey();為什麼這裡要多加一個 c 呢？我們來看看生成的表達式樹
.Lambda #Lambda1<System.Action`1[System.Int32]>(System.Int32 $c) { .Block( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { $a = $c; $b = $c; $a++; $b--; .Call System.Console.WriteLine($a); .Call System.Console.WriteLine($b) } }觀察一下下面代碼生成的表達式樹
// int a,b; ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // a++ UnaryExpression aa = Expression.PostIncrementAssign(a); // b-- UnaryExpression bb = Expression.PostDecrementAssign(b); //Console.WriteLine(a); //Console.WriteLine(b); MethodCallExpression callA = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), a); MethodCallExpression callB = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(int) }), b); BlockExpression block = Expression.Block( new ParameterExpression[] { a, b }, aa, bb, callA, callB ); Expression<Action<int, int>> lambda = Expression.Lambda<Action<int, int>>(block, a, b); lambda.Compile()(10, 10); Console.ReadKey();.Lambda #Lambda1<System.Action`2[System.Int32,System.Int32]>( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { .Block( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { $a++; $b--; .Call System.Console.WriteLine($a); .Call System.Console.WriteLine($b) } }關於前置的自增自減，按照上面示例編寫即可，但是需要注意的是， ++x 和 –x ，是「先運算後增/自減」。
二，關係運算符
==、!=、>、<、>=、<=
C# 中的關係運算符如下
| 運算符 | 描述 |
|---|---|
| == | 檢查兩個操作數的值是否相等，如果相等則條件為真。 |
| != | 檢查兩個操作數的值是否相等，如果不相等則條件為真。 |
| > | 檢查左操作數的值是否大於右操作數的值，如果是則條件為真。 |
| < | 檢查左操作數的值是否小於右操作數的值，如果是則條件為真。 |
| >= | 檢查左操作數的值是否大於或等於右操作數的值，如果是則條件為真。 |
| <= | 檢查左操作數的值是否小於或等於右操作數的值，如果是則條件為真。 |
== 表示相等比較，如果是值類型和 string 類型，則比較值是否相同；如果是引用類型，則比較引用的地址是否相等。
其它的關係運算符則是僅比較值類型的大小。
實例代碼
int a = 21; int b = 10; Console.Write("a == b："); Console.WriteLine(a == b); Console.Write("a < b ："); Console.WriteLine(a < b); Console.Write("a > b ："); Console.WriteLine(a > b); // 改變 a 和 b 的值 a = 5; b = 20; Console.Write("a <= b："); Console.WriteLine(a <= b); Console.Write("a >= b："); Console.WriteLine(b >= a); Console.ReadKey();使用表達式樹實現
// int a,b; ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); // a = 21,b = 10; BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(21)); BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(20)); // Console.Write("a == b："); // Console.WriteLine(a == b); MethodCallExpression call1 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("a == b：")); MethodCallExpression call11 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.Equal(a, b)); // Console.Write("a < b ："); // Console.WriteLine(a < b); MethodCallExpression call2 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("a < b ：")); MethodCallExpression call22 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.LessThan(a, b)); // Console.Write("a > b ："); // Console.WriteLine(a > b); MethodCallExpression call3 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("a > b ：")); MethodCallExpression call33 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.GreaterThan(a, b)); // 改變 a 和 b 的值 // a = 5; // b = 20; BinaryExpression setAa = Expression.Assign(a, Expression.Constant(5)); BinaryExpression setBb = Expression.Assign(b, Expression.Constant(20)); // Console.Write("a <= b："); // Console.WriteLine(a <= b); MethodCallExpression call4 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("a <= b：")); MethodCallExpression call44 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.LessThanOrEqual(a, b)); // Console.Write("a >= b："); // Console.WriteLine(b >= a); MethodCallExpression call5 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("a >= b：")); MethodCallExpression call55 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.GreaterThanOrEqual(a, b)); BlockExpression block = Expression.Block(new ParameterExpression[] { a, b }, setA, setB, call1, call11, call2, call22, call3, call33, setAa, setBb, call4, call44, call5, call55 ); Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block); lambda.Compile()(); Console.ReadKey();生成的表達式樹如下
.Lambda #Lambda1<System.Action>() { .Block( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { $a = 21; $b = 20; .Call System.Console.Write("a == b："); .Call System.Console.WriteLine($a == $b); .Call System.Console.Write("a < b ："); .Call System.Console.WriteLine($a < $b); .Call System.Console.Write("a > b ："); .Call System.Console.WriteLine($a > $b); $a = 5; $b = 20; .Call System.Console.Write("a <= b："); .Call System.Console.WriteLine($a <= $b); .Call System.Console.Write("a >= b："); .Call System.Console.WriteLine($a >= $b) } }三，邏輯運算符
&&、||、!
| 運算符 | 描述 |
|---|---|
| && | 稱為邏輯與運算符。如果兩個操作數都非零，則條件為真。 |
| || | 稱為邏輯或運算符。如果兩個操作數中有任意一個非零，則條件為真。 |
| ! | 稱為邏輯非運算符。用來逆轉操作數的邏輯狀態。如果條件為真則邏輯非運算符將使其為假。 |
邏輯運算符的運行，結果是 true 或 false。
| 邏輯運算符 | 表達式樹 |
|---|---|
| && | Expression.AndAlso() |
| || | Expression.OrElse() |
| ！ | Expression.Not() |
int a = 10; int b = 11; Console.Write("[a == b && a > b]："); Console.WriteLine(a == b && a > b); Console.Write("[a > b || a == b]："); Console.WriteLine(a > b || a == b); Console.Write("[!(a == b)]："); Console.WriteLine(!(a == b)); Console.ReadKey();使用表達式樹編寫
//int a = 10; //int b = 11; ParameterExpression a = Expression.Parameter(typeof(int), "a"); ParameterExpression b = Expression.Parameter(typeof(int), "b"); BinaryExpression setA = Expression.Assign(a, Expression.Constant(10)); BinaryExpression setB = Expression.Assign(b, Expression.Constant(11)); //Console.Write("[a == b && a > b]："); //Console.WriteLine(a == b && a > b); MethodCallExpression call1 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[a == b && a > b]：")); MethodCallExpression call2 = Expression.Call( null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.AndAlso(Expression.Equal(a, b), Expression.GreaterThan(a, b)) ); //Console.Write("[a > b || a == b]："); //Console.WriteLine(a > b || a == b); MethodCallExpression call3 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[a > b || a == b]：")); MethodCallExpression call4 = Expression.Call( null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.OrElse(Expression.Equal(a, b), Expression.GreaterThan(a, b)) ); //Console.Write("[!(a == b)]："); //Console.WriteLine(!(a == b)); MethodCallExpression call5 = Expression.Call(null, typeof(Console).GetMethod("Write", new Type[] { typeof(string) }), Expression.Constant("[!(a == b)]：")); MethodCallExpression call6 = Expression.Call( null, typeof(Console).GetMethod("WriteLine", new Type[] { typeof(bool) }), Expression.Not(Expression.Equal(a, b)) ); BlockExpression block = Expression.Block( new ParameterExpression[] { a, b }, setA, setB, call1, call2, call3, call4, call5, call6 ); Expression<Action> lambda = Expression.Lambda<Action>(block); lambda.Compile()(); Console.ReadKey();生成的表達式樹如下
.Lambda #Lambda1<System.Action>() { .Block( System.Int32 $a, System.Int32 $b) { $a = 10; $b = 11; .Call System.Console.Write("[a == b && a > b]："); .Call System.Console.WriteLine($a == $b && $a > $b); .Call System.Console.Write("[a > b || a == b]："); .Call System.Console.WriteLine($a == $b || $a > $b); .Call System.Console.Write("[!(a == b)]："); .Call System.Console.WriteLine(!($a == $b)) } }四，位運算符
&、|、^、~、<<、>>
| 運算符 | 描述 | 實例 |
|---|---|---|
| & | 如果同時存在於兩個操作數中，二進制 AND 運算符複製一位到結果中。 | (A & B) 將得到 12，即為 0000 1100 |
| | | 如果存在於任一操作數中，二進制 OR 運算符複製一位到結果中。 | (A | B) 將得到 61，即為 0011 1101 |
| ^ | 如果存在於其中一個操作數中但不同時存在於兩個操作數中，二進制異或運算符複製一位到結果中。 | (A ^ B) 將得到 49，即為 0011 0001 |
| ~ | 按位取反運算符是一元運算符，具有"翻轉"位效果，即0變成1，1變成0，包括符號位。 | (~A ) 將得到 -61，即為 1100 0011，一個有符號二進制數的補碼形式。 |
| << | 二進制左移運算符。左操作數的值向左移動右操作數指定的位數。 | A << 2 將得到 240，即為 1111 0000 |
| >> | 二進制右移運算符。左操作數的值向右移動右操作數指定的位數。 | A >> 2 將得到 15，即為 0000 1111 |
限於篇幅，就寫示例了。
| 位運算符 | 表達式樹 |
|---|---|
| & | Expression.Add(Expression left, Expression right) |
| | | Expression.Or(Expression left, Expression right) |
| ^ | Expression.ExclusiveOr(Expression expression) |
| ~ | Expression.OnesComplement( Expression expression) |
| << | Expression.LeftShift(Expression left, Expression right) |
| >> | Expression.RightShift(Expression left, Expression right) |
五，賦值運算符
| 運算符 | 描述 | 實例 |
|---|---|---|
| = | 簡單的賦值運算符，把右邊操作數的值賦給左邊操作數 | C = A + B 將把 A + B 的值賦給 C |
| += | 加且賦值運算符，把右邊操作數加上左邊操作數的結果賦值給左邊操作數 | C += A 相當於 C = C + A |
| -= | 減且賦值運算符，把左邊操作數減去右邊操作數的結果賦值給左邊操作數 | C -= A 相當於 C = C – A |
| *= | 乘且賦值運算符，把右邊操作數乘以左邊操作數的結果賦值給左邊操作數 | C = A 相當於 C = C A |
| /= | 除且賦值運算符，把左邊操作數除以右邊操作數的結果賦值給左邊操作數 | C /= A 相當於 C = C / A |
| %= | 求模且賦值運算符，求兩個操作數的模賦值給左邊操作數 | C %= A 相當於 C = C % A |
| <<= | 左移且賦值運算符 | C <<= 2 等同於 C = C << 2 |
| >>= | 右移且賦值運算符 | C >>= 2 等同於 C = C >> 2 |
| &= | 按位與且賦值運算符 | C &= 2 等同於 C = C & 2 |
| ^= | 按位異或且賦值運算符 | C ^= 2 等同於 C = C ^ 2 |
| |= | 按位或且賦值運算符 | C |= 2 等同於 C = C | 2 |
限於篇幅,請自行領略… …
| 運算符 | 表達式樹 |
|---|---|
| = | Expression.Assign |
| += | Expression.AddAssign |
| -= | Expression.SubtractAssign |
| *= | Expression.MultiplyAssign |
| /= | Expression.DivideAssign |
| %= | Expression.ModuloAssign |
| <<= | Expression.LeftShiftAssign |
| >>= | Expression.RightShiftAssign |
| &= | Expression.AndAssign |
| ^= | Expression.ExclusiveOrAssign |
| |= | Expression.OrAssign |
^= ，注意有兩種意思一種是位運算符的異或(ExclusiveOrAssign)，一種是算術運算符的冪運算(PowerAssign)。
六，其他運算符
| 運算符 | 描述 | 實例 |
|---|---|---|
| sizeof() | 返回數據類型的大小。 | sizeof(int)，將返回 4. |
| typeof() | 返回 class 的類型。 | typeof(StreamReader); |
| & | 返回變量的地址。 | &a; 將得到變量的實際地址。 |
| * | 變量的指針。 | *a; 將指向一個變量。 |
| ? : | 條件表達式 | 如果條件為真 ? 則為 X : 否則為 Y |
| is | 判斷對象是否為某一類型。 | If( Ford is Car) // 檢查 Ford 是否是 Car 類的一個對象。 |
| as | 強制轉換，即使轉換失敗也不會拋出異常。 | Object obj = new StringReader("Hello"); StringReader r = obj as StringReader; |
表達式樹裏面我沒有找到這些運算符的如何編寫，如果你找到了，歡迎告訴我。。。
